测试双频GNSS定位导航模块

2023-10-03 10:44:52

简介：初步测试了一款国内GNSS导航模块的性能。通过指令配置使得GPS可以输出10Hz的数据。并对接收到的数据进行了初步的统计分析。

关键词： GNSS，GPS，精度

§01 GNSS定位GPS

手边有来自于 TB LQ的双频GNSS定位GPS 模块。现在（2022-02-09）准备对其进行测试。

1.1 基本特性

1.1.1 工作电压和外部结构

供电电压：+5V
波特率：115200，相关的波特率和PPS参数可以通过Satrack上位机设置和保存。

▲ 图1.1.1 GPS连接关系

1.1.2 模块组成

模块一套（模块+排针+天线+连接线），物流发送；
使用手册一份（pdf版）；
配套测试程序一份（3277版）；
视频教程一份（龙邱B站 https://www.bilibili.com/video/BV1pF411p7kC/ ）。

▲ 图1.1.2 GPS的组成

1.1.3 模块特性

▲ 图1.1.3 模块特性

1.2 输出数据格式

▲ 图1.2.1 数据组成

▲ 图1.2.2 数据的开始

§02 测试GNSS

2.1 测试方法

利用ESP32-S模块转接板设计与实现测量GPS的输出数据。

▲ 图2.1.1 利用ESP32测试GPS

2.1.1 测试电路板

▲ 图2.1.2 ESP32-S转接板的定义接口

2.1.2 使用示波器观察GPS的TX

▲ 图2.1.3 观察GPS的TX波形

2.1.3 问题

将GPSDETX连接到ESP32的RX端口，ESP32退出了运行过程。

2.1.4 更换接收模式

利用原来应用于开发MEGA单片机的下载接口模块，来接收GPS发送的字符。

▲ 图2.1.4 利用MEGA328下载模块

（1）管脚定义

下面是对应的MEGA32的接口定义，可以看到上面下载UART模块的功能定义：

UART下载管脚定义：

Pin1：+5V
Pin2：RXD，注：与单片机的TXD的交叉连接。
Pin3：TXD
Pin4：DTS
PIn5：GND

▲ 图2.1.5 单片机接口定义

（2）接收结果

打开PC中的COM1，可以接收到从GPS的发送的信息。

▲ 图2.1.6 接收到的数据文本

2.2 配置GPS

由于需要发送十六进制的配置命令，通过MEGA8下载程序界面进行通信。

▲ 图2.2.1 MEGA328下载程序界面

2.2.1 配置命令

关闭GGA： F1 D9 06 01 03 00 F0 00 00 FA 0F
关闭GSA： F1 D9 06 01 03 00 F0 02 00 FC 13
关闭GSV： F1 D9 06 01 03 00 F0 04 00 FE 17
关闭TXT： F1 D9 06 01 03 00 F0 20 00 1A 4F
切换为10H组： F1 D9 06 42 14 00 00 0A 38 00 64 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 02 24
保存设置： F1 D9 06 09 08 00 00 00 00 00 2F 00 00 00 46 B7

（1）GPS常用命令

▲ 图2.2.2 GPS 常用命令

上面的关闭命令顺序可以交换顺序。后面的保存设置一定在断电重启之前执行完毕。

2.2.2 设置后的结果

执行完毕之后，模块断电重启之后便可以接收到来自于GPS模块的每秒10个数据。

▲ 图2.2.3 设置后可以获得10Hz的数据

2.3 测试结果

将GPS摆放在靠近办公室的窗口，此时GPS便可以接收到外部卫星信号，输出对应的接收数据。

2.3.1 秒脉冲信号

一旦GPS接收到信号之后，在模块的第五管脚便输出秒脉冲信号。

▲ 图2.3.1 GPS输出的秒信号

2.3.2 接收到的数据

▲ 图2.3.2 GPS 发送的文本数据

'$GNRMC,111333.700,A,4000.03218,N,11619.64045,E,0.000,26.91,090222,,,A*73', '$GNRMC,111333.800,A,4000.03218,N,11619.64044,E,0.000,26.91,090222,,,A*7D', '$GNRMC,111333.900,A,4000.03218,N,11619.64044,E,0.000,26.91,090222,,,A*7C', '$GNRMC,111334.000,A,4000.03219,N,11619.64044,E,0.207,89.88,090222,,,A*7B', '$GNRMC,111334.100,A,4000.03219,N,11619.64045,E,0.245,117.91,090222,,,A*43', '$GNRMC,111334.200,A,4000.03218,N,11619.64045,E,0.000,117.91,090222,,,A*42', '$GNRMC,111334.300,A,4000.03219,N,11619.64045,E,0.245,287.68,090222,,,A*4D', '$GNRMC,111334.400,A,4000.03219,N,11619.64044,E,0.263,267.46,090222,,,A*4D', '$GNRMC,111334.500,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.210,4.74,090222,,,A*49', '$GNRMC,111334.600,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.301,175.56,090222,,,A*4C', '$GNRMC,111334.700,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.000,175.56,090222,,,A*4F', '$GNRMC,111334.800,A,4000.03219,N,11619.64042,E,0.288,89.54,090222,,,A*73', '$GNRMC,111334.900,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.000,89.54,090222,,,A*71', '$GNRMC,111335.000,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.000,89.54,090222,,,A*79', '$GNRMC,111335.100,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.000,89.54,090222,,,A*78', '$GNRMC,111335.200,A,4000.03219,N,11619.64043,E,0.270,91.36,090222,,,A*73',

2.3.3 数值统计

统计接收到的坐标的平均值和标准方差。

from headm import *
from tsmodule.tsstm32       import *

stm32cmd('COPY')
allstr = clipboard.paste().split('\n')

longdim = []
latidim = []

for s in allstr:
    if len(s) == 0: continue
    if s.find('$') < 0: continue

    ss = s.split(',')
    longdim.append(float(ss[3]))
    latidim.append(float(ss[5]))

printf(len(longdim))
printf(mean(longdim), std(longdim))
printf(mean(latidim), std(latidim))

752
4000.0308547074465
0.00011173876995471463
11619.632931156917
0.0008331489016910691

1695
4000.0332160707962
0.00029362351378679037
11619.635073044246
0.0006330272316004214

2100
4000.033260909523
0.00028110730268333305
11619.634760957144
0.0008624486668393132

3070
4000.0333911465805
0.00032372987293646023
11619.634157592835
0.001206152808081727

※ 测试总结 ※

初步测试了一款国内GNSS导航模块的性能。通过指令配置使得GPS可以输出10Hz的数据。并对接收到的数据进行了初步的统计分析。

■ 相关文献链接:

● 相关图表链接:

图1.1.1 GPS连接关系
图1.1.2 GPS的组成
图1.1.3 模块特性
图1.2.1 数据组成
图1.2.2 数据的开始
图2.1.1 利用ESP32测试GPS
图2.1.2 ESP32-S转接板的定义接口
图2.1.3 观察GPS的TX波形
图2.1.4 利用MEGA328下载模块
图2.1.5 单片机接口定义
图2.1.6 接收到的数据文本
图2.2.1 MEGA328下载程序界面
图2.2.2 GPS 常用命令
图2.2.3 设置后可以获得10Hz的数据
图2.3.1 GPS输出的秒信号
图2.3.2 GPS 发送的文本数据

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST2.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2022-02-09
#
# Note:
#============================================================

from headm import *
from tsmodule.tsstm32       import *

stm32cmd('COPY')
allstr = clipboard.paste().split('\n')

#printf(allstr)

longdim = []
latidim = []

for s in allstr:
    if len(s) == 0: continue
    if s.find('$') < 0: continue

    ss = s.split(',')
#    printf(ss)
    longdim.append(float(ss[3]))
    latidim.append(float(ss[5]))
#    break


printf(len(longdim))
printf(mean(longdim), std(longdim))
printf(mean(latidim), std(latidim))



#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST2.PY
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